CN1145053C - 调整光栅对平行的方法 - Google Patents

Abstract

一种调整光栅对平行的方法，主要适用于调整两块光栅相互平行的位置。它是利用光栅对不同波长光束的色散特性。首先选用产生两束不同波长激光束的第一激光器和第二激光器，使两束不同波长的激光束合为一束共线光束，再变细射到第一光栅上产生两束衍射光束后射到第二光栅上再产生两束衍射光束，然后被反射镜反射回去，再次经过第二光栅和第一光栅后射到带有刻度的标尺上。观察标尺上两光点的间距在远场与近场时的变化，间距无变化则表明两光栅相互平行；间距有变化，分别调整两光栅，直到两光点之间的间距在远场与近场时无变化为止。本发明的调整方法与在先技术相比，调整步骤简化，误差小，精度高，可靠性强。

Description

调整光栅对平行的方法

技术领域：

本发明是一种关于调整光栅对平行的方法，主要适用于调整两块光栅相互平行的位置。

背景技术：

在超短(飞秒量级)超强(大于10¹²瓦)激光的产生过程中，需要用一对相互平行的光栅压缩激光脉冲，精确地调整光栅对的平行度对保证输出光脉冲的波形质量、提高峰值功率有着重要的意义。在先技术中，Edward Miesak和Raluca Negres在文章“Alignment Procedure for a Dual Grating Pulse Compressor”(Optic andPhotonics News，1998，vol.9，No.8，P36-37之间的增页)中提供了一种调整方法，光路布置如图1所示。调整方法与步骤是：①首先使一束激光入射到半反半透镜1上，经过反射后穿过小孔光阑2入射到第一反射镜3上，调节第一反射镜3使激光gki射到第一光栅4的中心O₁上，然后调整第一光栅4使它的衍射光束落在第二光栅6的中心O₂上。②将第二反射镜5放到B位置，调节它的姿态使从第一反射镜3射来的激光束沿原路返回(以是否穿过小孔光阑2作为判断的依据)。③保持第二反射镜5的姿态不变，平移到C点，第二反射镜5将光束反射回第二光栅6，调节第二光栅6，使光束沿原路返回(以是否穿过小孔光阑2作为判断的依据)，这样就可判断两光栅4与6的平行了。

上述在先技术中，调整的步骤与涉及的光学元件都很多，误差必然也多，而且两光栅的平行精度很难保证。

发明内容：

本发明调整光栅对平行的方法，是利用光栅对不同波长光束的色散特性，选用两束不同波长λ₁≠λ₂的激光束来进行调整。其光路的布置如图2所示。具体的调整步骤是：<1>首先选用产生两束不同波长λ₁≠λ₂激光束的第一激光器7和第二激光器8，并使两束不同波长λ₁和λ₂的激光束经过一半反半透镜1后混合为一束共线光束OA；<2>将上述共线光束OA通过一小孔光阑2射到第一光栅4上，产生两束第一光栅衍射光束AD和AE，使第一光栅衍射光束AD和AE入射到第二光栅6上，该第二光栅6产生两束第二光栅衍射光束DF和EG经反射镜5反射，再次通过第二光栅6和第一光栅4后射到带有刻度的标尺9上，形成两个光点；<3>移动标尺9，观察标尺9上两光点的间距在远场与近场时的变化。两光点的间距在远场与近场时无变化则表明第一光栅4与第二光栅6相互平行；两光点的间距在远场与近场时有变化，即两者不相等，则分别调整第一光栅4与第二光栅6，直到在远场与近场时，两光点的间距无变化为止，即两光栅相互平行为止。

上述本发明调整光栅对平行的方法，其光路布置如图2所示，具体调整步骤如上所述：①首先用一半反半透镜1将第一激光器7和第二激光器8发出的两束不同波长λ₁和λ₂(λ₁≠λ₂)的激光束混和为一束共线光束OA。即第一激光器7发射波长λ₁的激光束透过半反半透镜1后与第二激光器8发射波长λ₂的激光束经半反半透镜1反射后两激光束合为一共线光束OA。②把小孔光阑2放入光路，使共线光束OA经过小孔光阑2后尽可能地细。③共线光束OA入射到第一光栅4上，由于不同波长λ₁和λ₂光的衍射角不同，共线光束OA就会产生两束分开的第一光栅衍射光束AD和AE，它们入射到第二光栅6表面上后又衍射出相应的两束第二光栅衍射光束DF和EG。反射镜5将两束第二光栅衍射光束DF和EG反射回去，再次经过第二光栅6和第一光栅4，最后衍射出两光束LN和KM，在标尺9上形成两个光点。③将带有刻度的标尺9移近或移远，比较两光点的间距在近场和远场时是否改变。如果两光点的间距随标尺9的移近或移远而改变，则说明两光束LN和KM是发散的，相互不平行，也就是表明两光栅不平行。分别调整两光栅4与6，直至两光束LN和KM相互平行为止，此时就可判断两光栅已经调整为相互平行了。

与在先技术相比，本发明具有显著的特点是：①利用光栅对于不同波长光束的色散特性来判断两光栅的相互平行。在先技术中是用一束激光来校准光栅，而本发明用两束不同波长的激光束来校准，其调整精度高，可靠性强。如图2所示的光路布置，激光束在两光栅间来回衍射四次，最后将不同波长的激光束分离开。如果两光栅不平行，相对有一个角度，就会产生角度色散。角度色散会使最初平行的两束不同波长的平行光变为不平行。②本发明中要调整的元件少，则调整的误差小。同时调整步骤易于记忆和掌握。在先技术中除了必须要调整两光栅外，需要调整的辅助元件多，步骤也多，误差大。本发明在调整过程中只需调整两光栅即可，别的辅助元件一次性放好后不需要再重新调整，这样就简化了调整步骤，减少了误差。例如对反射镜5，在先技术中首先要在B位置将它的放置角度调整到与激光束相垂直，然后保持放置角度不变平移到C位置，平移的轨迹要与激光束相垂直。而本发明对反射镜5的放置角度与位置没有什么特别的要求，随意放置，只要它能满足反射功能即可，而且在随后的调整过程中不需要再调节它。

附图说明：

图1为在先技术调整光栅对平行的方法所采用的光路布置示意图。

图2为本发明调整光栅对平行的方法所采用的光路布置示意图。

具体实施方式：

应用如图2所示的光路布置。第一激光器7用的是波长λ₁＝632.8nm的氦氖激光器，第二激光器8用的是波长λ₂＝1060nm的半导体激光器。调节小孔光阑2的口径使光束尽可能地细，这有助于提高精度。反射镜5的放置角度与位置没有什么特别的要求，可随意放置，只要起到反射作用就可以。标尺9的最小刻度要达到毫米量级。用标尺9挡住最后出射的两光束LN和KM，会在标尺9的表面上看到两个光点，其中一个光点是波长为λ₁的氦氖激光，另一个光点是波长为λ₂的半导体激光。将标尺9移近和移远，比较两光点的间距在近场和远场时是否改变，以此作为判断两光栅是否平行的依据。如果两光点的间距有变化，分别调整两光栅4与6，直到间距不变为止。

Claims (1)

1.一种调整光栅对平行的方法，用激光器作光源，调整第一光栅(4)和第二光栅(6)相互平行，其特征在于具体调整步骤是：

<1>首先选用产生不同波长激光束的第一激光器(7)和第二激光器(8)，并使两束不同波长的激光束经过一半反半透镜(1)混合为一束共线光束；

<2>将上述共线光束通过一小孔光阑(2)射到第一光栅(4)上，产生两束第一光栅衍射光束入射到第二光栅(6)上，该第二光栅(6)产生两束第二光栅衍射光束经反射镜(5)反射，再次通过第二光栅(6)和第一光栅(4)射到带有刻度的标尺(9)上，形成两个光点；

<3>移动标尺(9)，观察标尺(9)上两光点在远场与近场时的间距变化，两光点的间距无变化则表明第一光栅(4)与第二光栅(6)相互平行；两光点的间距在远场与近场有变化，则分别调整第一光栅(4)与第二光栅(6)，直到在远场与近场时，两光点的间距无变化为止。